Перегляди: 0 Автор: Редактор сайту Час публікації: 2026-07-05 Походження: Сайт
Якщо елементи батареї електромобілів щільно упаковані без належного теплового бар’єру, один елемент, що перегрівається, може передати тепло сусіднім елементам, спровокувати поширення тепла, пошкодити акумуляторну батарею та створити серйозний ризик для пожежної безпеки.
Найефективнішим рішенням є розміщення аерогелевих ізоляційних прокладок акумулятора EV між осередками, модулями, зонами шин або гарячими точками на рівні пакета, щоб уповільнити передачу тепла, поглинути напругу стиснення та допомогти контролювати поширення тепла.
Аерогелеві ізоляційні прокладки для акумуляторів електромобілів — це надлегкі термозахисні матеріали, які використовуються в літій-іонних акумуляторах. Вони особливо цінні в пакетах електромобілів високої щільності, де кожен міліметр впливає на щільність енергії, безпеку та надійність збірки.
Джерело зображення: Ресурс розробки теплового бар’єру Aspen Aerogels PyroThin.[1]
Якщо термін «аерогелева прокладка» розглядати як звичайну пінопластову або губчасту ізоляцію, акумуляторна батарея може втратити критичний захист від передачі тепла, зміни стиснення та розповсюдження тепла.
Правильна відповідь полягає в тому, що аерогелева ізоляційна прокладка акумулятора електромобіля – це тонкий, легкий тепловий бар’єр, виготовлений з матеріалу на основі аерогелю та призначений для захисту літій-іонних елементів, модулів або пакетів.
Компанія Aspen Aerogels описує PyroThin як ультратонкий, легкий ізоляційний і протипожежний бар’єр, призначений для пом’якшення теплових перепадів на рівнях між комірками, модулями та пакетними бар’єрами.[1] У практичній конструкції батареї ці прокладки розташовані там, де потрібно затримувати, блокувати або перенаправляти тепло.
Розташування батареї |
Основний ризик |
Функція Airgel Pad |
Інженерна цінність |
|---|---|---|---|
Між клітинами |
Поширення тепла від клітини до клітини |
Уповільнює передачу тепла від несправної клітини |
Покращує запас безпеки на рівні упаковки |
Між модулями |
Поширення пожежі від модуля до модуля |
Створює зону теплового бар'єру |
Підтримує стратегію стримування |
Під шинами або зонами з’єднання |
Локальна концентрація тепла |
Забезпечує ізоляцію та підтримку відстані |
Зменшує ризик передачі гарячої точки |
Кришка упаковки або бічна стінка |
Зовнішній вогонь або тепло від удару |
Додає пасивний термозахист |
Покращує архітектуру безпеки упаковки |
Площа стека стиснення |
Набухання клітин і зміна тиску |
Працює з компресійною прокладкою |
Зберігає стабільний механічний контакт |
Якщо акумуляторна батарея з високим енергоспоживанням покладається лише на рідинне охолодження та моніторинг BMS, вона може виявити несправність, але все одно не зможе фізично уповільнити передачу тепла, коли клітина входить до теплового відтоку.
Кращим рішенням є поєднання активного терморегулювання з пасивними аерогелевими ізоляційними прокладками, щоб пакет мав як контроль моніторингу, так і фізичний опір розповсюдженню.
Теплова втеча – це не лише проблема температури; це проблема ланцюгової реакції. Хороша аерогелева прокладка дає акумуляторній батареї більше часу, зменшуючи теплопровідність від початкової клітини до сусідніх клітин.
Неправильно: якщо припустити, що одна охолоджувальна пластина може зупинити кожну термічну подію. Правильно: разом використовувати охолодження, вентиляцію, датчики, логіку BMS і аерогелеві бар’єри.
Якщо тепло надто швидко поширюється через блок батарей, сусідні елементи можуть досягти небезпечної температури, перш ніж BMS, охолоджувальна пластина або вентиляційний канал зможуть контролювати подію.
Прямим рішенням є використання нанопористої структури аерогелю для обмеження руху газу та зменшення кондуктивної теплопередачі через ізоляційний шар.
NASA пояснює, що аерогелі надзвичайно пористі, мають дуже низьку щільність і дуже ефективні для запобігання передачі тепла, оскільки їхні пори мають нанометровий діапазон.[2] Це робить аерогель цінним там, де тонка ізоляція має працювати краще, ніж звичайна полімерна піна.
Джерело зображення: дослідження аерогелевого ізоляційного матеріалу NASA.[2]
Якщо джгут високої напруги, джгут датчиків або ізоляцію шини прокладено занадто близько до шляху розповсюдження тепла, ізоляція може погіршитися, клеми можуть ослабитися, а діагностичні сигнали можуть бути несправними під час несправності.
Кращим рішенням є розробка аерогелевих ізоляційних прокладок разом із високовольтною проводкою, лініями вимірювання напруги, датчиками температури, кришками шин і стратегією герметизації упаковки.
Безпека батареї – це не лише хімія клітин. Це повна системна конструкція, що включає бар’єри комірок, прокладку високовольтних джгутів, вентиляційні канали, розміщення датчиків, заземлення, екранування та захист роз’ємів.
Зона збруї |
Термічний ризик |
Підтримка аерогелю |
Нагадування про дизайн |
|---|---|---|---|
Вихід кабелю ВН |
Теплові пошкодження під час вентиляції камери |
Створює відокремлення від гарячих зон |
Використовуйте термостійкий рукав і відповідну прокладку |
Жгут датчиків напруги |
Втрата сигналу при нагріванні модуля |
Захищає сусідні слабкострумові дроти |
Тримайтеся подалі від вентиляційного каналу та гострих країв шин |
Провід датчика температури |
Помилкове зчитування або пошкодження дроту |
Контролює вплив тепла поблизу камери |
Не блокуйте необхідний контакт датчика |
Зона покриття шин |
Концентрація дуги та тепла |
Додає пасивний ізоляційний шар |
Зберігайте шлях витоку, зазор і діелектричну конструкцію |
Якщо прокладку вибрано після того, як макет упаковки вже заморожено, інженер може бути змушений вказати низьку товщину, погане стиснення, заблоковану вентиляцію або небезпечний зазор у джгуті.
Найкращим рішенням є залучення постачальника аерогелевих прокладок і постачальників джгутів проводів на ранній стадії компонування модуля, високовольтної траси та моделювання розповсюдження тепла.
Хороший процес вибору починається з формату комірки, хімічного складу, щільності енергії, товщини цільової упаковки, сили стиснення, положення охолоджуючої пластини, напрямку вентиляції та мішені для перевірки безпеки. Блокнот слід перевірити в реальному стеку модулів, а не лише на плоскому лабораторному зразку.
Для швидкої оцінки надішліть розмір комірки, креслення модуля, цільову товщину, діапазон стиснення, подію максимальної температури та річний об’єм. Невеликий вирізаний зразок аерогелю може допомогти підтвердити придатність перед масовим виробництвом інструментів.
Аерогель використовується тому, що він забезпечує міцну теплоізоляцію в легкій і тонкій формі. Це допомагає розробникам батарей захистити елементи, не витрачаючи зайвого місця на упаковці.
Аерогелеві прокладки не запобігають виходу з ладу кожної клітини. Їх мета полягає в тому, щоб уповільнити або допомогти зупинити поширення тепла від однієї несправної клітини до сусідніх, залежно від повної конструкції упаковки.
Їх можна розміщувати між осередками, між модулями, біля збірних шин, під кришками пакетів, біля вентиляційних шляхів або в бар’єрних зонах на рівні пакетів.
Багато аерогелевих акумуляторних прокладок розроблено з характеристиками електричної ізоляції, але точна діелектрична міцність залежить від структури продукту та методу випробування. Завжди перевіряйте паспорт постачальника.
Аерогелеві ізоляційні прокладки акумулятора електромобілів — це не просто м’які листи, розміщені між елементами. Вони є критично важливими для безпеки тепловими бар’єрами, які повинні працювати з хімією клітин, вентиляцією, стисненням, охолодженням, шинами, датчиками, з’єднувачами та прокладкою високовольтних джгутів.
Після 15 років роботи з автомобільними джгутами, кабелями акумуляторів електромобілів, високовольтними з’єднувальними з’єднаннями та спеціальними системами живлення транспортних засобів, моє польове правило просте: безпека батареї ніколи не створюється лише одним матеріалом; це створюється тим, як кожен матеріал, дріт, з’єднувач і шлях тепла працюють разом. Якщо для вашого проекту електричної батареї потрібні аерогелеві ізоляційні прокладки, захист джгутів високовольтних проводів, ізоляція шин або перевірка теплового бар’єру на етапі зразка, надішліть макет елемента, клас напруги, шлях маршрутизації та ціль перевірки перед виробництвом. Невелика вибірка та ранній інженерний огляд можуть запобігти збій значно більшого рівня пакету пізніше.
Aspen Aerogels, 'PyroThin Thermal Runaway Barrier для електромобілів' Aspen Aerogels PyroThin
NASA, 'Аерогелі: тонше, легше, міцніше' Дослідження аерогелю НАСА
Південно-західний науково-дослідний інститут, «Стандартне випробування батареї UL 2580». Тестування батареї SwRI UL 2580
SAE International, 'SAE J2464 Електричні та гібридні електромобілі Перезаряджувані системи зберігання енергії на безпеку та зловживання.' SAE J2464
Aspen Aerogels, 'Запобігання термічним розбіжностям для електромобілів'. Теплові бар'єри акумулятора Aspen Aerogels
Додатковий продукт NASA, 'Аерогелі ізолюють місії та споживчі товари'. Додаткове застосування аерогелю NASA
